《南京郵電學(xué)院《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第三章-數(shù)電》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《南京郵電學(xué)院《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第三章-數(shù)電（96頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路一 、 邏 輯 門 電 路 概 念二 、 數(shù) 字 集 成 電 路 的 分 類 1.按 集 成 度 SSI MSI LSI VLSI 2 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 74/54AC/ACT2.按 制 造 工 藝 雙 極 型 TTL ECL I2L MOS型 PMOS NMOS CMOS 400054/74AS54/7454/74H54/74S54/74LS54/74ALS54/74HC/HCT54/74FASTBi-CMOS型 3 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電

2、 路TTL、 CMOS集 成 邏 輯 門 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 、 工 作 原 理和 外 部 特 性 （ 包 括 邏 輯 功 能 和 外 部 電 氣 特 性 ） 。3.本 章 內(nèi) 容 4 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路第 一 節(jié) 分 立 元 件 門 電 路結(jié) 論 ： F=AB一 、 二 極 管 “ 與 門 ” 電 路 二 極 管 為 理 想 的0V 邏 輯 03V 邏 輯 13V0 AB F12V二 極 管 “ 與 門 ” 電 路 5 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路結(jié) 論 ： F=A+B二 、 二 極 管 “ 或 門 ” 電 路二 極 管 “ 或 門

3、” 電 路3V0 AB F 二 極 管 為 理 想 的0V 邏 輯 03V 邏 輯 1 6 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路三 、 “ 非 ” 門 電 路 （ 反 相 器 ）1.三 極 管 開 關(guān) 特 性(1)截 止 條 件 ： e結(jié) 反 偏 ， c結(jié) 反 偏(2)飽 和 條 件 ： e結(jié) 正 偏 ， c結(jié) 正 偏 ；在 數(shù) 字 電 路 中 ， 只 利 用 截 止 區(qū) （ 關(guān) 態(tài) ） 和 飽 和區(qū) （ 開 態(tài) ） C CESCCCSBSB RUVIIi 7 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路圖 3.1.1三 極 管 開 關(guān) 電 路 8 （ 數(shù) 電 ） 第

4、3章 集 成 邏 輯 門 電 路圖 3.1.2三 極 管 截 止 和 飽 和 時(shí) 的 等 效 電 路 9 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路2.三 極 管 反 相 器(1)工 作 原 理 結(jié) 論 ： F=A1A F（ b） 邏 輯 符 號(hào)R1Vcc F (uO)(+12V) VD (+3V)-V BB (-12V)A (u1) iB iCRC DR23.4V0.2V （ a） 電 路圖 3.1.4三 極 管 反 相 器 電 路 10 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路(2)負(fù) 載 能 力 負(fù) 載 灌 電 流 負(fù) 載(三 極 管 處 于 臨 界 飽 和 且 滿

5、 足 ICM要 求 ）拉 電 流 負(fù) 載若 ICSICM 則 CCCCM(max)G R 3.0VII 若 I CSICM 則 CCCCS(max)G R 7.0VII (iD=0)最 大 灌 電 流 的 確 定 ：最 大 拉 電 流 的 確 定 ： 11 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路(a)灌 電 流 負(fù) 載 等 效 圖 12 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路圖 3.1.5負(fù) 載 等 效 電 路 13 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 第 二 節(jié) TTL門 電 路一 、 典 型 TTL與 非 門1.電 路 結(jié) 構(gòu) :輸 入 級(jí) 、

6、 中 間 級(jí) 、 輸 出 級(jí) 14 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路(a)電 路 A F&B（ b） 邏 輯 符 號(hào)圖 3.2.1典 型TTL與 非 門 15 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路圖 3.2.2 T 1結(jié) 構(gòu) 及 輸 入 級(jí) 邏 輯 等 效 電 路 16 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路2.工 作 原 理 ：設(shè) UIH=3.4V UIL=0.2V Uon=0.7V VCC=5V結(jié) 論 ： Y=AB(1) A=B=1, (2) A=0, B=1, Y=0 開 態(tài)Y=1 關(guān) 態(tài)(3) A=1, B=0, Y=1 關(guān) 態(tài)(4)

7、A=0, B=0, Y=1 關(guān) 態(tài) 17 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路3.TTL與 非 門 的 主 要 外 部 特 性(1)電 壓 傳 輸 特 性0 0.5 1.0 1.5 u I/V a b cd e3.02.01.0uO/V UT （ a） 電 壓 傳 輸 特 性 uI Vcc uO& VV +_（ b） 測(cè) 試 電 路圖 3.2.3 TTL與 非 門 電 壓 傳 輸 特 性 18 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 ab段 （ 截 止 區(qū) ） ： uI0.6V, T1深 飽 和uB20.7V, uO=3.4V cd段 （ 轉(zhuǎn) 折 區(qū) ） ： 1.

8、3 Vu I1.5V, T2放 大 飽 和 , T5 放 大 飽 和閥 值 電 壓 （ 開 啟 電 壓 )UT=1.4V bc段 （ 線 性 區(qū) ） ： 0.6 VuI1.3V, T2放 大 ， T5截 止結(jié) 論 ： UI=0.2V時(shí) ， T1深 飽 和 19 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 de段 （ 飽 和 區(qū) ） ： 1.5VuI ， T2 、 T5 飽 和 ，結(jié) 論 ： U I =3.4V時(shí) ， T1倒 置 放 大 。uO=0.2V 20 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 閥 值 電 壓 ： U T=1.4V 關(guān) 門 電 平 、 開 門 電 平

9、 及 噪 聲 容 限 主 要 靜 態(tài) 參 數(shù) ： 輸 出 邏 輯 高 電 平 和 低 電 平標(biāo) 準(zhǔn) 值 合 格 值高 電 平 UOH 3.4V 2.4V0.2V 0.4V低 電 平 UOL 21 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路2.4 U off Uon0.41.0 0 uO/V u I/V3.02.0 2.52.01.51.00.5 0.8V 2.0V 22 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 UNHUNL10 100.4V 0.8VuIuO 2.0V2.4V 1 1u O uIG1 G2圖 3.2.4輸 入 端 噪 聲 容 限 示 意 圖 23 （ 數(shù)

10、 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路(2)輸 入 特 性 iI/mA O-0.5-1.0-1.5-2.0-1.0 - 0.5 0.5 1.0 1.5 2.0 uI/V 1.4 A40(a)輸 入 特 性 24 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路uI Vcc uO&V +_ mAiI(b)測(cè) 試 電 路 輸 入 短 路 電 流 ： I IS=-1.07mA圖 3.2.5 輸 入 特 性 曲 線 輸 入 漏 電 流 ： IIH= IB1( 0.01) 約 為 40 A1 1 25 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路(3)輸 入 負(fù) 載 特 性 當(dāng) uI

11、 10ns。3.應(yīng) 用目 前 I2L電 路 主 要 用 于 制 作 大 規(guī) 模 集 成 電 路 的 內(nèi)部 邏 輯 電 路 （ 為 提 高 抗 干 擾 能 力 ， 接 口 電 路 與TTL電 平 兼 容 ） ， 很 少 用 來 制 作 中 、 小 規(guī) 模 集 成電 路 。 78 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路第 四 節(jié) CMOS門 電 路CMOS門 電 路 的 特 點(diǎn) :CMOS反 相 器 （ 串 聯(lián) 互 補(bǔ) ） 、 CMOS傳 輸 門 （ 并聯(lián) 互 補(bǔ) ） 是 CMOS集 成 電 路 的 基 本 組 件 。 制 作 工 藝 簡(jiǎn) 單 ， 集 成 度 高 ； 工 作 電 源

12、允 許 的 變 化 范 圍 大 ， 功 耗 低 ； 輸 入 阻 抗 高 ， 扇 出 系 數(shù) 大 ； 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 。 79 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路一 、 CMOS反 相 器1.電 路 結(jié) 構(gòu) ：NMOS、 PMOS管 串 聯(lián) 互 補(bǔ) 。 開 啟 電 壓 分 別 為UTN、 UTP ， 為 正 常 工 作 ， 要 求 ：VDD UTP + UTN2.工 作 原 理設(shè) U TP= -3V， UTN=3V， VDD=10V。(1)UIL=0V 80 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 （ b） 邏 輯 符 號(hào)1A P圖 3.4.1 CMOS反

13、 相 器 81 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 310ONR 129 1010OFFR DDDDONOFF OFFOH VVRR RU (2)UIH=VDD0OLUT 1 、 T2 構(gòu) 成 一 種 推 拉 式 輸 出 。 故 輸 出 端 不 能 并接 實(shí) 現(xiàn) “ 線 與 ” 功 能 。 82 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路3.電 壓 傳 輸 特 性 和 電 流 轉(zhuǎn) 移 特 性圖 3.4.2 電 壓 傳 輸 特 性 和 電 流 轉(zhuǎn) 移 特 性 u IiD A BC DE F（ b） 電 流 轉(zhuǎn) 移 特 性O(shè)uIVDDuO UTNA B CD E FUT

14、 UTP VDDO (a)電 壓 傳 輸 特 性 83 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 靜 態(tài) 參 數(shù) ： DDT VU 21 噪 聲 容 限 ： UOL=0V， UOH=VDD （ 電 壓 利 用 率 高 ）在 CC4000系 列 CMOS電 路 的 性 能 指 標(biāo) 中 規(guī) 定 ：在 輸 出 高 、 低 電 平 的 變 化 不 大 于 10%V DD的 條件 下 ， 輸 入 信 號(hào) 低 ， 高 電 平 允 許 的 最 大 變 化 量 。 84 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路DDOFFON VUU 21 DD DDDD OLOFFNL V VV UU

15、U 4.0 1.05.0 (max) DD DDDD ONOHNH V VV UUU 4.0 5.09.0 (min) UNHUNL10 10uIuOUOH (min) 1 1u O uIG1 G2輸 入 端 噪 聲 容 限 示 意 圖UOL(max) UONUOFF 85 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路4.加 電 后 ， CMOS器 件 輸 入 端 不 能 懸 空 輸 入 電 位 不 定 （ 此 時(shí) 輸 入 電 位 由 保 護(hù) 二 極 管的 反 向 電 阻 比 來 決 定 ） ， 從 而 破 壞 了 電 路 的 正常 邏 輯 關(guān) 系 ； 由 于 輸 入 阻 抗 高 ，

16、易 接 受 外 界 噪 聲 干 擾 ， 使 電路 產(chǎn) 生 誤 動(dòng) 作 ； 極 易 使 柵 極 感 應(yīng) 靜 電 ， 造 成 柵 擊 穿 。 86 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路二 、 其 它 類 型 的 CMOS電 路兩 個(gè) 反 相 器 的 負(fù) 載 管 并 聯(lián) ， 驅(qū) 動(dòng) 管 串 聯(lián) 。1.CMOS與 非 門(1)電 路 結(jié) 構(gòu) 87 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 &BA P（ b） 邏 輯 符 號(hào)圖 3.4.3 CMOS與 非 門 88 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 輸 出 阻 抗 變 化 大 ；A B P RO 0 0 1

17、 RON /2 0 1 1 RON 1 0 1 RON 1 1 0 2RON P=A+B 存 在 的 缺 點(diǎn) ： 輸 入 端 數(shù) 目 ， UOL ， UNL。(2)工 作 原 理 89 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路BA 1 P11 1圖 3.4.4 帶 緩 沖 級(jí) 的 CMOS與 非 門 90 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路2.CMOS 或 非 門(1)電 路 結(jié) 構(gòu)兩 個(gè) 反 相 器 的 負(fù) 載 管 串 聯(lián) ， 驅(qū) 動(dòng) 管 并 聯(lián) 。(2)工 作 原 理 輸 出 阻 抗 變 化 大 ；存 在 的 缺 點(diǎn) ： 輸 入 端 數(shù) 目 ， U OH， U

18、NH。 91 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 1BA P（ b） 邏 輯 符 號(hào)圖 3.4.5 CMOS或 非 門 92 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路BA 1 P&1 1圖 3.4.6 帶 緩 沖 級(jí) 的 CMOS或 非 門 93 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路例 4 寫 出 下 圖 CMOS電 路 的 邏 輯 表 達(dá) 式 。1AB P 2VDD EN 1BA 邏 輯 符 號(hào) P2解 ： 當(dāng) B=0時(shí) ，當(dāng) B=1時(shí) ，P2 = A；P2 為 高 阻 態(tài) 。 94 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路3.CMO

19、S雙 向 傳 輸 門(1)電 路 結(jié) 構(gòu) NMOS、 PMOS管 并 聯(lián) 互 補(bǔ) 。(2)工 作 原 理c=1時(shí) 傳 輸 ， c=0時(shí) 關(guān) 斷 。c=1時(shí) ； N管 導(dǎo) 通； P管 導(dǎo) 通TNDDI UVu 0 DDITP VuU TPU TNDD UV 0 VDD 95 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路 TGCCOI uu / IO uu /CCOI uu / IO uu /(b)國 標(biāo) 符 號(hào)(c)曾 用 符 號(hào)圖 3.4.7 CMOS雙 向 傳 輸 門 96 （ 數(shù) 電 ） 第 3章 集 成 邏 輯 門 電 路例 5 寫 出 下 圖 CMOS電 路 的 邏 輯 表 達(dá) 式 。解 ： 當(dāng) B=0時(shí) ，當(dāng) B=1時(shí) ，P4 為 高 阻 態(tài) 。1A B VDD TG P4 P4 = A；EN 1BA 邏 輯 符 號(hào) P4